СПОСОБ АВТОМАТИЧЕСКОГО РЕГУЛИРОВАНИЯ МАКСИМАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ РЕНТГЕНОВСКОЙ УСТАНОВКИ И НЕОБХОДИМОЕ ДЛЯ ЭТОГО УСТРОЙСТВО Российский патент 2015 года по МПК H05G1/34 

Цель изобретения

Целью изобретения, как описано в названии, является способ автоматического регулирования максимальной мощности рентгеновской установки, питаемой от батареи или подключенной к электрической сети, а также устройство для осуществления этого способа.

Изобретение характеризуется особыми признаками стадий способа, которые обеспечивают доставку максимальной мощности к рентгеновской установке в любой момент времени, что позволяет установке получать рентгеновские снимки оптимального качества.

Предпосылки изобретения

Портативным рентгеновским установкам или передвижным рентгеновским установкам, подключаемым к электрической сети, присущ общеизвестный недостаток: падение напряжения в линии питания во время разряда, которое неизвестно и даже непредсказуемо и, следовательно, не может быть компенсировано. Настоящее падение напряжения во время разряда полностью искажает рентгеновский снимок (поскольку не достигается необходимое пиковое напряжение в киловольтах (кВ_пик)), в результате чего получается снимок, который не позволяет произвести анализ внутреннего состояния пациента.

Это особенно актуально при медицинской помощи в домашних условиях, где портативные рентгеновские установки используют для получения рентгеновских снимков людей, которые по каким-либо причинам не могут быть доставлены в больницу. Это также актуально для ферм, когда ветеринары хотят получить рентгеновский снимок животного или когда кабель питания проложен к портативной рентгеновской установке.

Во всех указанных случаях или вследствие линии питания самой по себе, или вследствие использования удлинителя, во время разряда обычно происходит падение напряжения. Это искажает рентгеновский снимок таким образом, что интересуемая часть не может быть видна отчетливо.

До настоящего момента для решения этих проблем использовались решения, направленные на уменьшение мощности установки. Таким образом, установки мощностью 4 кВт работали на уровне мощности 1 кВт, что уменьшает возможности установки и в результате приводит к разочарованию пользователей и покупателей таких мобильных установок.

Подобная проблема возникает в рентгеновских установках, питаемых от батарей, поскольку батареи имеют внутреннее сопротивление, которое со временем увеличивается вследствие старения и окисления батареи, что в результате уменьшает максимальную мощность, которую батареи могут обеспечить. Поэтому установки со старыми батареями не могут произвести рентгеновские снимки надлежащего качества.

Таким образом, целью изобретения является разработка способа автоматического регулирования максимальной мощности, подаваемой на портативные рентгеновские установки, питаемые от сети или от батарей таким образом, что они могут обеспечивать максимальную мощность во время разряда, таким образом предотвращая ухудшение качества рентгеновских снимков.

Описание изобретения

Целью изобретения является способ автоматического регулирования максимальной мощности, доставляемой к рентгеновской установке с целью доставки максимальной мощности в любой момент времени.

Процесс получения рентгеновских снимков предусматривает два основных значения или параметра, которые обеспечивают получение снимков различного типа. С одной стороны - пиковое значение прикладываемого напряжения, выраженное в кВ_пик, а с другой стороны - произведение подаваемой силы тока мА и время воздействия, также известное как мАс.

Пиковое значение в киловольтах обеспечивает проникающую способность излучения. Снимок ребра является не совсем таким, как снимок внутреннего органа, такого как легкое; для того чтобы увидеть орган через кость, необходимо увеличить значение кВ_пик, чтобы излучение могло легко пройти через кость.

Значение произведения силы тока в миллиамперах и времени воздействия (мАс) делает изображение светлее или темнее.

Однако, если прикладываемое значение кВ не является подходящим из-за того, что сеть или батареи не могут обеспечить это значение напряжения, результирующие снимки получаются ненадлежащего качества.

С другой стороны, известно, что цепь подачи питания состоит из источника питания (сети, или линии, или батарей), соединенного последовательно с сопротивлением, которое в случае рентгеновских установок, питаемых от батарей, является внутренним сопротивлением батарей, а в случае рентгеновских установок, питаемых от сети или линии питания - сопротивлением линии. Выводы этой цепи соединены с сопротивлением, поскольку известно, что максимальная мощность достигается на соединительных концах сопротивления, когда подсоединяемое внешнее сопротивления равно внутреннему сопротивлению батарей или сопротивлению линии и, таким образом, когда напряжение на выводах внешнего сопротивления равно половине напряжения источника питания.

Известно, что для рентгеновских установок, функционирующих при универсальном напряжении (90 В - 264 В переменного тока), минимальное напряжение источника питания для функционирования рентгеновской установки составляет 90 В, таким образом, напряжение источника питания никогда не должно быть меньше этого значения, даже если оно не является напряжением при максимальной мощности. Например, для установки, подключенной к 120 В, максимальная мощность достигается при 60 В, однако установка не может функционировать при напряжении ниже 90 В. Установки, подключенные к батареям, не имеют такого ограничения, поскольку они предназначены специально для этой цели и могут всегда функционировать с оптимальной мощностью.

Таким образом, целью способа эксплуатации рентгеновской установки является обеспечение максимальной мощности в любой момент времени, для чего напряжение питания или входное напряжения рентгеновской трубки должно составлять половину напряжения источника питания ((В_бат)/2 или (В_линии)/2), называемое опорным напряжением (В_опорн); в случае отклонения от опорного напряжения, способ изменяет подаваемый ток, изменяя время экспозиции таким образом, чтобы максимальная мощность доставлялась в любой момент времени. Вкратце, он основан на методе, который регулирует ток трубки в зависимости от напряжения питания (батарей или сети).

В одном возможном варианте осуществления способ предусматривает следующие стадии, на которых:

- сначала вычисляют опорное напряжение, которое в случае питания рентгеновской установки от сети составляет половину сетевого напряжения, при этом настоящее значение составляет более 90 В, в противном случае оно составляет 90 В; а если установка питается от батарей, опорное напряжение будет составлять половину напряжения, обеспечиваемого батареями;

- затем сравнивают опорное напряжение, которое составляет половину подаваемого напряжения (сети или батарей) с входным напряжением, подаваемым на рентгеновскую установку, регулируют напряжение и, таким образом, мощность с целью получения опорного значения для подаваемого тока;

- это значение, полученное для опорного тока, затем сравнивают с входным током с целью получения тока накала, который является током, который с входным напряжением, составляющим половину напряжения линии или батарей, обеспечивает подачу максимальной мощности в любой момент времени.

Описание графического материала

Для дополнения приведенного ниже описания, а также с целью лучшего понимания его характеристик, настоящее описание сопровождается набором графических материалов, фигуры которых отображают наиболее важные детали изобретения лишь в иллюстративных целях и в неограничивающем смысле.

На фиг. 1 показана упрощенная монтажная схема в условиях максимальной мощности источника питания.

На фиг. 2 представлено изображение микропроцессора, отвечающего за вычисление опорного напряжения.

На фиг. 3 представлено изображение стадий вычисления опорного напряжения.

На фиг. 4 представлено изображение процесса управления мощностью.

На фиг. 5 представлено изображение устройства, необходимого для осуществления настоящего способа.

Предпочтительный вариант осуществления изобретения

Принимая во внимание фигуры, предпочтительный вариант осуществления изобретения описан ниже.

На фиг. 1 представлена упрощенная монтажная схема рентгеновской установки, где (V) - напряжение источника питания (напряжение обеспечиваемое батареями (V_бат) или электрической сетью (V_линии)), (r_i) - сопротивление, подключенное последовательно с напряжением источника питания, которое обычно варьируется и в случае питания от батарей соответствует внутреннему сопротивлению батарей, а в случае питания от сети соответствует сопротивлению линии.

Сопротивление (R) подключено параллельно этой последовательной сборке (V) и (r_i) и соответствует сопротивлению рентгеновской установки. Максимальная мощность достигается, когда R равно r_i, таким образом входное напряжение установки (V_входн) равно половине напряжения источника питания ((V_бат/2) или (V_линии/2).

На фиг. 2 представлен микропроцессор (1), отвечающий за вычисление опорного напряжения (V_опорн), для получения максимальной мощности. Данный микропроцессор получает в качестве сигналов либо напряжение линии (V_линии), либо напряжение батареи (V_бат).

Как указано выше, установка не может функционировать при значениях напряжения менее 90 В.

На фиг. 3 представлен способ, используемый для получения (V_опорн), которое будет равно (V_линии/2) при питании по сети или (V_бат/2) при питании от блока батарей при условии, что (V_линии/2) больше 90 В; в противном случае V_опорн будет составлять 90 В.

На фиг. 4 представлен процесс управления мощностью, включающий первый контур (2) для управления мощностью, за которым следует второй контур (3) для управления током накала (I_накала).

Первый контур (2) управления сравнивает опорное напряжение (V_опорн) с входным напряжением (V_входн) для получения опорного значения для тока (I_входн).

Второй контур (3) управления сравнивает опорный ток (I_опорн) с входным током (I_входн) для получения тока накала (I_накала), являющегося током, который должен быть подан в рентгеновскую трубку.

Вкратце, целью является создание рентгеновской установки, которая может обеспечивать максимальный уровень мощности в любой момент времени. Это происходит когда входное напряжение составляет половину напряжения линии (V_линии) или напряжения батареи (V_бат), а поскольку при осуществлении разряда оптимальное напряжение, требуемое от сети или батарей, обычно поддерживается, опорный ток также поддерживается, изменяя ток накала (I_накала) и изменяя время воздействия.

Этот процесс является динамическим и непрерывным, который корректирует в любой момент времени значение тока накала трубки, таким образом, если возникает отклонения от опорного напряжения, ток накала в рентгеновской трубке изменяется.

На фиг. 5 представлено схематическое отображение частей или характеристик устройства, необходимого для осуществления описанного выше способа. Это устройство содержит микропроцессор (1), содержащий:

- АЦП (2) для входного напряжения V_входн и входного тока;

- часть (3), предназначенную для вычисления и обеспечения опорного напряжения (V_опорн);

- часть (4), предназначенную для управления мощностью, сравнения опорного напряжения (V_опорн) и входного напряжения (V_входн);

- часть (5), отвечающую за управление током накала (I_накала), при этом она сравнивает значение входного тока (I_входн) со значением опорного тока (I_опорн);

- ЦАП (6), отвечающую за подачу тока накала (I_накала) в рентгеновскую трубку.

На сущность изобретения не влияют вариации в отношении материалов, формы, размера и размещение элементов его компонентов, она описана неограничивающим образом, который позволит ее воспроизведение специалистом в данной области.

Изобретение относится к области рентгенотехники. Технический результат - повышение качества рентгеновских снимков путем обеспечения максимальной мощности во время разряда. В способе управления рентгеновской установкой, который обеспечивает максимальную мощность в любой момент времени, напряжение питания или входное напряжение рентгеновской трубки должно составлять половину напряжения источника питания ((V_бат)/2 или (V_линии)/2), называемое опорным напряжением (V_опорн); в случае отклонения от опорного напряжения способ изменяет подаваемый ток, изменяя время воздействия таким образом, чтобы максимальная мощность обеспечивалась в любой момент времени. 2 н.п. ф-лы, 5 ил.

1. Способ автоматического регулирования максимальной мощности в рентгеновских установках, отличающийся тем, что включает следующие этапы, на которых:
- сначала вычисляют опорное напряжение (V_опорн), которое в случае питания рентгеновской установки от сети составляет половину сетевого напряжения (V_линии), при этом это значение составляет более 90 В, а в противном случае опорное напряжение составляет 90 В; а если установка питается от батарей, то опорное напряжение будет составлять половину напряжения, обеспечиваемого батареями (V_бат);
- затем сравнивают опорное напряжение (V_опорн) с входным напряжением (V_входн), подаваемым на рентгеновскую установку, регулируют напряжение и, таким образом, мощность, получая опорный ток (I_опорн) для подаваемого тока;
- это значение, полученное для опорного тока (I_опорн), сравнивают с входным током (I_входн) с целью получения тока накала (I_накала), который является током, который обеспечивает подачу максимальной мощности в любой момент времени и соответствует регулируемому напряжению входного напряжения, имеющего в качестве опорного значения опорное напряжение (V_опорн), составляющее половину сетевого напряжения (V_линии), при этом это значение составляет более 90 В, а в противном случае опорное напряжение составляет 90 В; а если установка питается от батарей, опорное напряжение будет составлять половину напряжения, обеспечиваемого батареями (V_бат).

2. Устройство для осуществления способа по п.1, отличающееся тем, что устройство содержит микропроцессор (1) содержащий:
- АЦП (2) для входного напряжения (V_входн) и входного тока (I_входн);
- часть (3), предназначенную для вычисления и обеспечения опорного напряжения (V_опорн), которое составляет половину сетевого напряжения (V_линии), при этом это значение составляет более 90 В, а в противном случае опорное напряжение составляет 90 В; а если установка питается от батарей, то опорное напряжение будет составлять половину напряжения, обеспечиваемого батареями (V_бат);
- часть (4), предназначенную для управления мощностью, сравнивая опорное напряжение (V_опорн) и входное напряжение (V_входн);
- часть (5), отвечающую за управление током накала (I_накала), при этом она сравнивает значение входного тока (I_входн) со значением опорного тока (I_опорн);
- ЦАП (6), отвечающий за подачу тока накала (I_накала) в рентгеновскую трубку.